树轮宽资料所指示的川西过去气候变化

本文利用采自我国川西高原4个地点的树轮资料,在建立树轮宽指数序列和分析所建序列与气候要素间关系的基础上,重建了川西地区1650～1994年冬季平均最低气温距平序列,并分析了其高频、低频和周期变化的特征。结果指出,在重建的345年中,冷冬发生过22年,暖冬发生过26年;有过5个变冷、5个变暖和1个稳定阶段;19世纪前半叶为暖冬期,并变幅最小;本世纪的后半叶为冷冬期,但自60年代以来的增温显著;重建序列中存在着60a左右的长周期变化。     

树木年轮重建阿勒泰西部1481-2004年6-9月降水量序列

根据采自阿勒泰西部地区5个采点的树木年轮样本, 建立了该地区的树轮年表. 通过相关普查发现, 其差值年表序列与该地区当年6-9月的降水量存在明显的负相关关系, 且具有明确的树木生理学意义. 用沙勒哈(t, t 1)两个树轮差值年表序列可较好地重建该地区1481-2004年524 a来的当年6-9月的降水量, 且经过交叉检验表明重建方程稳定可靠. 分析发现, 阿勒泰西部地区524 a来的重建降水量序列具有9个偏干阶段和9个偏湿阶段, 并且具有34.8 a、 5.0～5.1 a、 4.3～4.4 a、 3.9～4.0 a、 3.7 a和3.4 a的显著干湿变化准周期. 重建降水量序列在1518年、 1548年、 1634年、 1765年、 1856年前后发生过突变.     

清代江苏省冬季冷暖等级序列的重建及特征分析

通过对历史文献资料的收集整理,重建了清代江苏省冬季逐年冷暖等级序列,并利用Morlet复小波变换分析方法对序列进行了多时间尺度特征的综合分析。结果表明:(1)整个清代江苏省冬季气候变化大致可分为2个冷时段(1644—1730年、1821—1900年)和1个暖时段(1731—1820年);(2)重建的冷暖等级序列存在多尺度下的周期变化特征,其中有较明显的周期变化尺度是38～42 a、18～20 a、13～15 a和8 a,38～42 a和8 a特征时间尺度的周期变化相对具有全域性,18～20 a尺度的周期变化在1690—1790年之间比较明显,13～15 a尺度的周期变化在1720年之前和1830年之后比较明显;(3)重建序列的第1主周期为42 a,第2、3、4主周期依次是20 a、 8 a和3 a;在42 a尺度下,清代江苏省冬季气候可划分为6个偏冷时段和6个偏暖时段。     

基于树轮的阿勒泰地区1818-2006年1-2月降雪量重建与分析

依据采自新疆阿勒泰中东部地区的树木年轮样本,建立了该地区8个采点的树轮宽度年表.相关普查发现,标准化树轮宽度年表序列与该地区1-2月的降雪量存在明显的正相关关系,且具有显著的树木生理学意义.用义河山南(t)、卓勒萨依(t+2)和哈拉额尔齐斯(t+3)三个标准化树轮宽度年表序列可以较好地重建该地区1818-2006年189a来当年1-2月的降雪量,且经过交叉检验表明重建方程稳定可靠.分析发现,阿勒泰地区189a来降雪量的重建序列具有5个偏少阶段和5个偏多阶段,并具有2.4a,3.3～3.4a和63a的显著干湿变化准周期.冬季降雪量的重建序列大致存在4个突变点,其中在1847年和1930年前后为降雪量由多到少突变,而在1901年和1986年前后是自少向多突变.     

基于小波变换的大安地区年降水量变化特征

基于小波分析的方法,对吉林省大安地区1959—2007年的年降水量序列的变化特征进行了分析。经分析表明,大安地区年降水量在其计算时域内各时间尺度分布不均匀,具有明显的局部化特征;其中4～6 a尺度主要发生在1959—1969年和1984年之后,10～12 a尺度主要发生在1965—1999年,20～25a尺度在整个计算时域内均有发生。不同时间尺度下,降水量偏多、偏少交替变化也不相同。此外,分析结果显示该地区年降水量具有4 a、10 a和21 a左右的主周期,其中4 a周期为第一主周期。     

青海南部高原近450年来春季最高气温序列及其时变特征

根据采自青海南部高原曲麻莱、治多地区的圆柏树轮样芯建立的树木年轮年表,重建了近450年来高原春季（4～6月）的最高气温序列。采用多窗谱分析、小波分析和Yamamoto突变检测分析等方法综合研究了重建的高原春季最高气温序列的准周期性及多尺度突变特征。结果显示,青海南部高原地区春季最高气温的变化存在较明显的31～54年低频和2～4年高频准周期波动特征。在30～54年时间尺度上,青海南部高原春季最高气温变化经历了1622～1639年、1798～1816年、1896～1913年和1933～1951年的偏冷期以及1684～1703年、1779～1797年、1817～1835年和1914～1932年的偏暖期。分析还发现,青南高原地区春季最高气温在冷暖期的转换过程中存在着较明显突变现象,在30～40年时间尺度上,T_m序列在1610年、1668年、1816年、1915年和1934年前后的突变是明显的。交叉相关分析显示,在滞后7.5年左右,青海南部高原春季最高气温波动与太阳黑子周期长度的变化呈显著负相关。     

1959-2007年玛纳斯河流域干湿季气候变化趋势

运用统计方法对玛纳斯河流域1959-2007年近49 a来干季、湿季和全年降水量、均温、干旱指数的变化趋势、周期特征和突变特征进行分析.结果表明:49 a来玛纳斯河流域降水量和温度均呈增加的趋势,其气候倾向率分别为5.9 mm.(10a)-1和0.3℃.(10a)-1,但在20世纪70年代有一个明显的干旱期;降水、均温和干旱指数序列在干季、湿季、全年中都存在着较长周期,长周期中包含着短周期.其中,干旱指数和降水序列都存在8 a、14 a左右的周期;均温的变化周期比较复杂,波动性较强,存在22 a左右的年代际周期.累积距平法与滑动t检验得出的气候要素突变年份基本一致,大都处于1980年代.1983年流域内降水量发生由少雨到多雨的变化,流域气候开始变得湿润,1988年平均气温由偏冷转向偏暖.     

近千年东亚夏季风演变*

在分析东亚地区夏季海平面气压场与中国东部6区域干湿指数关系的基础上,重建了公元960—2000年近千年东亚地区夏季海平面气压场的格点资料,并对重建效果进行了检验。同时,依据重建的海平面气压场资料定义了近千年东亚夏季风强度指数,探讨了近千年东亚夏季风的变化特征。结果表明：（1）重建的近千年东亚地区的海平面气压场具有一定的可信度,它为研究更长时间尺度的东亚夏季风变化特征提供了基础;（2）东亚夏季风指数存在60～70 a、30～40 a、10～20 a的显著周期变化;（3）近千年东亚夏季风的强度指数主要经历过9次明显的趋势突变。其中,13世纪30年代东亚夏季风的强度指数经历了最显著的振动。     

树轮宽度记录的天山东段近200a干湿变化

利用采自天山东部两处不同地点上下限的西伯利亚落叶松(Larix sibirica Ledb.)树轮样芯,分别建立了树轮宽度年表.经相关普查和响应函数的计算表明,天山东段森林下限的树轮年表与该地区3~6月的降水和气温相关显著,通过定义湿润指数,以树轮宽度为指标,重建了天山东段巴里坤地区近200 a来春季至初夏湿润指数的演变历史,解释方差为42%.统计分析表明,重建的湿润指数序列与邻近气象站的器测资料计算得到的湿润指数序列呈显著的正相关关系.重建序列能较好地反映天山东段近200 a来春季至初夏的干湿变化,在200 a中有6个显著的湿润时段和7个显著的干旱时段.天山东段近200 a来3~6月湿润指数序列的显著周期是11 a,然后依次存在16 a、5 a、8 a、3 a和32 a的稳定周期.     

鄱阳湖流域年降水时间序列的小波分析

对鄱阳湖流域内的赣州、宜春、南昌和庐山4个气象站近60年的年降水量序列进行小波分析,研究了鄱阳湖流域降水时间序列的周期性变化规律。结果表明,鄱阳湖流域年降水量存在两个明显的周期变化,分别为30～35a和12～15a,2011年正处在30～35a周期转化的节点上,未来30a鄱阳湖流域可能将进入降水偏少的周期;而12～15a周期尺度在2000年以前比较明显,2000年以后12～15a周期特征趋于消失。通过对ENSO指数的变化周期尺度的研究,发现厄尔尼诺现象的出现周期与鄱阳湖流域年降水量周期十分相似,两者具有很高的相关性。     

Tree ring width variations over western Himalaya in India and its linkage with heat and aridity indices

Tree ring chronologies from different sites of western Himalaya have been carried out in relation to rainfall, temperature, palmer drought severity index, and heat and aridity indices of the region. The first principal component which was developed using the multi-sites chronologies of Himalaya has explained 50% common variance is positively correlated with rainfall, aridity and palmer drought severity index and negatively with temperature and heat index during spring season (February–May). The existence of strong correlation indicates that heat and aridity indices over the region might be one of the important climatic parameters which play the significant role in tree growth process. Particularly, heat index’s influence over the region indicated larger impact on annual ring width patterns than temperature.     

A bimillennial-length tree-ring reconstruction of precipitation for the Tavaputs Plateau, Northeastern Utah

Despite the extensive network of moisture-sensitive tree-ring chronologies in western North America, relatively few are long enough to document climatic variability before and during the Medieval Climate Anomaly (MCA) ca. AD 800-1300. We developed a 2300-yr tree-ring chronology extending to 323 BC utilizing live and remnant Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii) from the Tavaputs Plateau in northeastern Utah. A resulting regression model accounts for 70% of the variance of precipitation for the AD 1918-2005 calibration period. Extreme wet and dry periods without modern analogues were identified in the reconstruction. The MCA is marked by several prolonged droughts, especially prominent in the mid AD 1100s and late 1200s, and a lack of wet or dry single-year extremes. The frequency of extended droughts is not markedly different, however, than before or after the MCA. A drought in the early AD 500s surpasses in magnitude any other drought during the last 1800 yr. A set of four long high-resolution records suggests this drought decreased in severity toward the south in the western United States. The spatial pattern is consistent with the western dipole of moisture anomaly driven by El Niño and is also similar to the spatial footprint of the AD 1930s “Dust Bowl” drought.     

Spatial reconstruction of summer temperatures in Central Europe for the last 500 years using annually resolved proxy records: problems and opportunities

Most palaeoclimate studies in Central Europe, utilizing annually resolved proxies such as tree-ring and documentary sources to reconstruct past temperatures, have focused mainly upon single sites or regional studies. The combined information of published summer temperature reconstructions from the Alpine region show a generally coherent picture of cool conditions for the periods c. 1450-1475, 1575-1610, 1660-1710, 1800-1850 and 1875-1925. These reconstructed cool periods can be partly explained by external forcing (e.g. low solar activity and volcanic events). However, these reconstructions, in their present form, cannot be used to comparatively assess spatial summer temperature variability through the region due to methodological differences in their development and the fact that many of them were not originally developed to emphasize spatial patterns. We propose that a network of tree-ring chronologies which have been processed in a consistent way would allow the robust reconstruction of spatial summer temperature variability for high elevations in Central Europe. Unfortunately, most living tree-ring chronologies only go back into the 18th century - so restricting the length of reconstruction. As a possible solution, we introduce a historical database of ring-width series, measured from string instruments, that could be used to extend high elevation spruce chronologies in Central Europe back for at least 500 years.     

Contrasting climatic histories for the Snake River Plain, Idaho, resulting from multiple thermal maxima

Ten sites near the Snake River Plain have consistent differences in their climatic histories. Sites at low elevation reflect the “early Holocene xerothermic” of the Pacific Northwest, whereas most climatic chronologies at high elevation indicate maximum warmth or aridity somewhat later, ca. 6000 yr ago. This elevational contrast in climatic histories is duplicated at three sites from the central Snake River Plain. For sites in such close proximity, the different chronologies cannot be explained by changes in atmospheric circulation during the late Quaternary. Rather, the differences are best explained by the autecology of the plants involved and the changing seasonal climate. The seasonal climatic sequence predicted by multiple thermal maxima explains the high- and low-elevation chronologies. During the early Holocene, maximum insolation and intensified summer drought in July forced low-elevation vegetation upward. However, moisture was not a limiting factor at high elevation, where vegetation moved upward in response to increased length of growing season coincident with maximum September insolation 6000 yr ago.     

1468-2001年新疆精河5～8月平均气温的重建

精河流域上游的3个树轮年表与精河5～8月的平均气温相关显著.考虑到气温对树木年轮生长的滞后效应,重建了精河1468-2001年的5～8月的平均气温,方差解释量为62.2%.在1468-2001年的534 a中精河共经历了7个偏暖和7个偏冷期,在不同阶段气温的变化周期不一致,气温在1541年、1684年、1855年和1969年前后出现突变.     

天山北坡精河1615—2007年径流量变化的树轮记录

中国天山北坡西部精河流域山区的树木年轮记录了气候与水文变化过程,利用树轮宽度重建流域径流量长期变化历史对艾比湖湿地自然保护区生态保护和流域水资源利用具有重要意义.建立了精河流域山区2个采样点的天山云杉树轮宽度年表,分析其对流域气象和水文要素的响应特征,建立了树轮宽度标准年表与精河水文站上年9月到当年8月径流量的线性转换方程(R2=37.5%, P<0.001),重建了公元1615—2007年的径流量变化历史.丰枯年份和持续丰枯期分析表明:精河出山口径流量重建序列包含7个丰水年和11个枯水年,且发生了13次持续丰水期和10次持续枯水期.多窗谱分析发现径流量序列在99%的置信水平上存在56.8 年、6.9 年、3.8 年、3.4 年、2.0~2.1 年周期,其中6.9 年对应厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)事件的周期,同时还发现了重建序列与南方涛动指数的显著负相关(r =-0.329,n=56),表明研究区径流量受大尺度海气耦合模式的影响.精河径流量序列与天山北坡玛纳斯河和乌鲁木齐河的丰枯阶段以及天山山区、伊犁地区降水变化的干湿阶段较好的对应,表明天山北坡水文和气候变化的大尺度环流背景和驱动因子一致.     

Boreal temperature variability inferred from maximum latewood density and tree-ring width data, Wrangell Mountain region, Alaska

Variations in both width and density of annual rings from a network of tree chronologies were used to develop high-resolution proxies to extend the climate record in the Wrangell Mountain region of Alaska. We developed a warm-season (July–September) temperature reconstruction that spans A.D. 1593–1992 based on the first eigenvector from principal component analysis of six maximum latewood density (MXD) chronologies. The climate/tree-growth model accounts for 51% of the temperature variance from 1958 to 1992 and shows cold in the late 1600s–early 1700s followed by a warmer period, cooling in the late 1700s–early 1800s, and warming in the 20th century. The 20th century is the warmest of the past four centuries. Several severely cold warm-seasons coincide with major volcanic eruptions. The first eigenvector from a ring-width (RW) network, based on nine chronologies from the Wrangell Mountain region (A.D. 1550–1970), is correlated positively with both reconstructed and recorded Northern Hemisphere temperatures. RW shows a temporal history similar to that of MXD by increased growth (warmer) and decreased growth (cooler) intervals and trends. After around 1970 the RW series show a decrease in growth, while station data show continued warming, which may be related to increasing moisture stress or other factors. Both the temperature history based on MXD and the growth trends from the RW series are consistent with well-dated glacier fluctuations in the Wrangell Mountains and some of the temperature variations also correspond to variations in solar activity.     

青海都兰过去2000年来的气候重建及其变迁

根据青海都兰地区树木年轮样本建立了目前我国最长的年轮年表序列。通过年表与气候要素间相关函数、响应函数及响应面分析,选择了可被重建的气候因子,建立了重建方程,恢复了青海都兰地区历史时期的平均温度;并分析讨论了近2 000年来该地区的气候变化。阐述了这个地区的冷暖交替及周期循环。对一些重大气候事件,如中世纪暖期、小冰期和近一个世纪以来的升温等,逐个事件进行了剖析。并与全球温度变化进行了对照。都兰温度曲线为青藏高原东部地区提供了一个较好的气候变化信息表。     

青海省海西州德令哈地区近千年来年降水量变化特征分析

试图揭示位于我国青藏高原东北部的青海省海西州德令哈地区近千年来世纪尺度年降水量变化规律。分析结果表明,该地区近千年年降水量变化存在显著的多尺度周期变化特征,其中以13～18世纪中的200年主控周期最为明显,并在15～17世纪达到最强,而近200年则以准120年的周期振荡为主,且在19世纪两种主要周期变化趋势相反,在近百年又趋向一致。年降水量序列的均值突变一般以30～100年尺度最为明显,世纪尺度的均值突变时段分别为公元1100～1111年、1403～1449年及1615～1661年,表现为年降水量的减少,以及公元1321～1348年、1497～1557年、1728～1743年及1885～1891年,表现为年降水量的增加。200年以上时间尺度的方差突变主要表现为序列的低频变化幅度,从公元1220年前后至1580年前后持续增大,且以15世纪的方差突变最为明显。